Certamente, em um de nossos conteúdos e ao longo de sua carreira profissional, você terá entendido que, na era digital, os Data Centers são essenciais para a conectividade global, garantindo serviços essenciais e de entretenimento que influenciam nosso dia a dia. Não é por acaso que a eficiência e a confiabilidade dessas instalações são fundamentais para manter a continuidade do mundo como o conhecemos. Neste contexto, dois elementos fundamentais destacam-se pela sua contribuição essencial para o excelente desempenho e a operacionalidade constante destas infraestruturas críticas: os sistemas de energia e resfriamento.

Nesse artigo, exploramos esses dois aspectos inter-relacionados, abordando informações que você talvez já conheça, mas enriquecendo-as com dados atuais. Afinal, seja para pequenos e grandes Data Centers, incluindo hiperescalas, o gerenciamento eficiente de energia e resfriamento é a pedra angular de toda a operação.

Gestão de Energia

Vamos começar falando sobre a importância de gerenciar energia em Data Centers, uma ação (ou melhor, um conjunto de ações) necessárias para, em primeiro lugar, manter a operação contínua e, em segundo lugar, evitar falhas graves.

O mais importante quando falamos em gestão de energia é entender que não se trata apenas de uma lista de considerações técnicas, mas também de uma estratégia para otimizar os custos operacionais de um Data Center. Com o aumento da densidade de racks e a crescente adoção de inteligência artificial, é crucial pensar na gestão de energia de forma mais holística.

Segundo os especialistas, os operadores devem investir em sistemas avançados para otimizar a entrega de energia elétrica a diferentes componentes, podendo avaliar e reportar a eficiência dessa distribuição por meio de parâmetros específicos, como o fator de potência e a perda de energia durante a transmissão. Além disso, o gerenciamento de energia também deve passar por sistemas de backup, como nobreaks e geradores, essenciais para garantir a continuidade operacional em caso de falta de energia. Criar estratégias para melhorar essa parte da infraestrutura não só garante um fornecimento ininterrupto, mas também prepara as instalações para um cenário de escalabilidade e alta demanda de energia, associado ao rápido desenvolvimento de Data Centers.

Outro fator a ser considerado é o clima, especialmente em um contexto de mudanças climáticas e episódios de ondas de calor. Esses eventos extremos sobrecarregam a rede elétrica, por isso investir em equipamentos modernos é apresentado como uma estratégia fundamental para proteger a integridade dos sistemas de energia nos próximos anos. Nos mais recentes DCD>Connects (Madri, Cancún e São Paulo), muitos sistemas UPS atuais demonstraram ter modos de operação ecológicos e de alta eficiência. Esses modos podem reduzir significativamente a quantidade de energia retirada da rede. Em ambientes em mudança, qualquer redução na demanda pode fazer a diferença entre um serviço ininterrupto e uma queda de energia devastadora.

Outras considerações a se fazer

A eficiência do gerenciamento de energia de um Data Center também tem um impacto direto em sua pegada ambiental. A melhoria da distribuição de energia e a utilização de sistemas eficientes permitem reduzir as emissões de carbono associadas.

No entanto, a sustentabilidade ainda não está entre as principais preocupações dos operadores, segundo Gabriel di Lorenzo Méndez, diretor da Tecno Diar e instrutor da DCD>Academy. De acordo com o especialista, ao tomar decisões, os proprietários de Data Centers de colocation, corporativos e Edge tendem a se concentrar mais na disponibilidade do que nos custos e na sustentabilidade.

“É diferente para os proprietários de Data Centers de hiperescala, que se dedicam principalmente a fornecer serviços em nuvem, onde há uma abordagem agressiva para reduzir os custos operacionais”, diz di Lorenzo.

“Os proprietários que estão confiantes em sua infraestrutura e superam os desafios de disponibilidade estão começando a integrar sistemas de energia renovável, como painéis solares e turbinas eólicas”. Segundo o especialista, “por vezes, as questões de sustentabilidade são tratadas em segundo plano como resultado da redução do OPEX”.

Mensuração e Perdas

Não podemos abordar a questão da energia sem levar em conta a medição do consumo, fator essencial na avaliação da eficiência de um Data Center. O Índice de Efetividade do Uso de Energia (PUE) é a métrica principal, calculada dividindo o consumo total de eletricidade pela eletricidade fornecida à infraestrutura de TI. De acordo com uma pesquisa global de Data Center do Uptime Institute, o PUE médio do setor em 2023 foi de 1,58.

Embora o número seja positivo, em comparação com uma década atrás, as perdas de energia continuam sendo um desafio significativo, representando aproximadamente 10% do consumo total em um Data Center. Essas perdas não só afetam a eficiência operacional, como também contribuem consideravelmente para a conta de luz. Especialistas da área indicam que a implementação de soluções inovadoras, como relés de intertravamento em PDUs inteligentes, transformadores e nobreaks de alta eficiência, pode contribuir para a redução dessas perdas e até mesmo ajudar na redução da pegada ambiental dos Data Centers.

Resfriando um pouco

Nos equipamentos informáticos, praticamente toda a energia consumida é transformada em calor. Assim, o resfriamento é posicionado como o segundo componente crítico na infraestrutura do Data Center, especialmente à medida que a densidade aumenta, gerando maiores demandas no gerenciamento térmico.

“Quanto mais processamento, mais calor. Se em 2011 tínhamos uma média de 2,4 kW/rack em Data Centers, hoje temos mais de 8 kW/rack. Como resultado, experimentamos uma evolução significativa nas estratégias de como remover esse calor dos Data Centers", diz Alexandre Kontoyanis, presidente da ASHRAE Brasil Chapter.

“A maioria dos Data Centers hoje ainda usa refrigeração a ar como estratégia principal e essa estratégia ainda é muito funcional para racks de até 10 kW e 15 kW. No entanto, uma vez ultrapassado essa potência, será necessário adotar outro tipo de estratégia para combater esse aquecimento. Atualmente, existem aplicações que chegam a 100 kW por rack e retirar esse calor pelo ar se torna inviável. Para essas aplicações de alta densidade, são usadas estratégias de resfriamento líquido. Essa técnica desenvolveu-se rapidamente e hoje temos aplicações que funcionam completamente imersas em um líquido dielétrico. Além disso, esses fluidos podem trabalhar em temperaturas mais altas (alguns até 70 °C), o que torna muito atrativo o reaproveitamento desse calor, além da facilidade de usar apenas a temperatura ambiente externa para reduzir a temperatura desse líquido, ou seja, sem o uso de compressores e com baixo consumo de energia”, completa.

Evitar o superaquecimento e garantir um ambiente operacional ideal para equipamentos sensíveis são responsabilidades essenciais dos sistemas de refrigeração. Para enfrentar esse desafio, a implementação de métodos tradicionais, como o resfriamento a ar, é combinada com abordagens inovadoras, incluindo resfriamento livre e sistemas de resfriamento de precisão baseados em líquido, com o objetivo de maximizar a eficiência térmica.

De acordo com o consultor especializado em resfriamento Rolf Brink, nos próximos anos veremos mais ambientes híbridos em que a infraestrutura e as instalações subjacentes podem atender tanto ao resfriamento a ar quanto ao resfriamento líquido. “A indústria precisa se preparar”, diz.

Amet Novillo, Diretor Geral da Equinix México, destaca que “como o próprio sistema de refrigeração pode representar mais de 35% do consumo de energia elétrica no Data Center (dependendo do sistema utilizado), a escolha certa do sistema de resfriamento torna-se um fator extremamente importante”.

“Mas, infelizmente, não há uma solução universal. Poderíamos considerar que um sistema de refrigeração livre é a solução para todos os Data Centers, mas não em todos os lugares ele teria o mesmo desempenho e mesmo a possibilidade de operar. Um sistema adiabático seria limitado pelas condições externas de temperatura e umidade, bem como pela disponibilidade de água. Um sistema de resfriamento mecânico refrigerado a água é mais eficiente do que um refrigerado a ar; mas, em locais onde a água é escassa e o custo de operação inviabiliza, não seria solução. Portanto, a escolha do sistema ideal para cada zona será diferente por todos os fatores a serem considerados. O que pode ser levado em conta é que, uma vez selecionada a solução com base nas condições da área e nos recursos disponíveis, devem ser escolhidos equipamentos com maior eficiência para manter o baixo consumo e reduzir o impacto nos recursos da área”, exemplifica o executivo.

Recentemente, as preocupações com a eficiência dos sistemas de resfriamento de Data Centers se tornaram mais relevantes devido ao Compromisso de Resfriamento, assinado por 63 nações durante a COP28. Esse compromisso busca reduzir as emissões da refrigeração em dois terços até 2033, comprometendo as nações a alcançar uma redução de 68% nas emissões e melhorar a eficiência energética dos sistemas de refrigeração.

A indústria de Data Centers, sendo uma grande usuária de sistemas de ar condicionado, está sob pressão adicional, considerando a crescente demanda por refrigeração devido ao aumento da temperatura global e, como mencionamos anteriormente, o rápido crescimento da densidade de racks.

Nesse contexto, a adoção de medidas otimizadas de resfriamento pode ser vista não apenas como uma necessidade operacional, mas também como uma contribuição significativa para reduzir as emissões e cumprir os compromissos ambientais globais.

Um futuro líquido e sustentável

De acordo com o Gerente Geral do Data Center cliAtec 360º, Saúl Varela, estamos em transição para um novo padrão de refrigeração há anos, justamente por causa dos desafios que enfrentamos: maior poder de computação e armazenamento e geração de calor. “A Intel e outros fabricantes de chips podem oferecer processadores mais rápidos e poderosos; no entanto, eles exigem de 250 a 500 watts para remoção de calor”. Nesse sentido, “a pressão para reduzir a pegada de carbono destas infraestruturas críticas leva os Data Centers a procurar novas tecnologias de refrigeração, que incluem, entre outros fatores, a redução do consumo de eletricidade e água”. As soluções não devem ser apenas líquidas, mas também sustentáveis.

Em um passo significativo em direção à sustentabilidade, a Amazon Web Services (AWS) anunciou em 2023 que 20 de seus Data Centers estão adotando uma abordagem inovadora. Essas instalações usam águas residuais purificadas em vez de água potável para seus sistemas de resfriamento.

Além disso, a AWS estabeleceu metas ambiciosas e pretende ser positiva em relação à água até 2030, um compromisso também assumido pela Meta. A dona do Facebook planeja ter um balanço hídrico positivo até 2030, devolvendo mais água ao meio ambiente do que consome em suas operações globais. Esses dois exemplos refletem a crescente importância que as empresas líderes estão dando à gestão sustentável de recursos, reconhecendo a necessidade de minimizar o impacto ambiental de suas operações de Data Center.

Redundância em sistemas de climatização

Em ambientes críticos como os Data Centers, em que o controle preciso de temperatura e umidade é crítico, a redundância no sistema HVAC é outra estratégia fundamental para garantir a operação ininterrupta e a proteção robusta da infraestrutura tecnológica.

De modo geral, a redundância envolve a integração de componentes duplicados e sistemas alternativos que podem assumir a carga no caso de uma eventual falha em qualquer parte do sistema HVAC. Isso se traduz em maior confiabilidade e resiliência do Data Center contra possíveis interrupções.

Atualmente, existem diferentes níveis de redundância em sistemas HVAC, desde a duplicação de unidades de resfriamento até a implementação de sistemas autônomos que podem assumir toda a carga em caso de falha grave. Além disso, sistemas avançados de monitoramento podem ser usados para detectar problemas antes que eles afetem o desempenho e acionar automaticamente componentes redundantes.

Treinamento especializado

Entender as características técnicas e os avanços dos sistemas de energia e refrigeração é essencial para a operação de Data Centers. No entanto, esses temas não fazem parte de um curso universitário e não podem ser aprendidos pelo método de “tentativa e erro”, uma vez que qualquer erro envolve perdas substanciais de recursos e, em alguns casos, prejudica diretamente a imagem corporativa da empresa. Assim, a capacitação de profissionais em sistemas de energia e refrigeração não só é vantajosa, como se tornou essencial. A complexidade e a estreita interligação desses sistemas exigem conhecimento aprofundado e continuamente atualizado.

De engenheiros consultores a operadores de Data Centers, é essencial que eles possuam habilidades especializadas para entender e enfrentar os desafios relacionados à energia e refrigeração nas operações.

Quais habilidades um profissional de Power & Cooling precisa ter?

Sabemos que o setor de Data Centers está passando por uma carência de profissionais qualificados e não é por acaso. Segundo Alexandre Kontoyanis, Presidente da ASHRAE Brasil Chapter, “além de ser pouco conhecido por muitos dos profissionais, o setor demanda um conjunto muito importante de hard skills e soft skills”.

Alguns dos requisitos são:

• Formação em Engenharia Elétrica, Mecânica e Industrial (dependendo da sua função);
• Treinamento específico do equipamento de power e cooling a ser operado e mantido;
• Certificações internacionais;
• Treinamento na utilização de ferramentas de gestão da manutenção, como Sistemas de Gestão da Manutenção (MMS);
• Experiência profissional nas áreas de manutenção e/ou automação de sistemas (monitoramento e controle de equipamentos de infraestrutura).

“Definitivamente, não é suficiente para a indústria de Data Centers ser um grande engenheiro mecânico e engenheiro elétrico. É preciso ter bons conhecimentos em todas as áreas e habilidades para lidar com a pressão do dia a dia”, diz Kontoyanis.

As soft skills mais procuradas são:

• Trabalho em equipe;
• Visão holística;
• Agilidade;
• Resiliência;
• Pensamento crítico;
• Resolução de problemas.

Treinamento e credenciais reconhecidos globalmente

Segundo Saúl Varela, Diretor Geral da cliAtec, “os perfis responsáveis pela operação e manutenção dos sistemas de power e cooling devem ter competências técnicas, mas também pensamento inovador, dinamismo e uma visão holística das infraestruturas críticas”. Dessa forma, é imprescindível que as empresas promovam iniciativas internas para desenvolver e estimular as habilidades de seus colaboradores, garantindo assim um conjunto equilibrado de competências alinhadas às demandas da organização.

Além de iniciativas internas que estimulam o desenvolvimento de competências, investir na capacitação técnica dos profissionais “permite que eles tomem decisões informadas e estratégicas, otimizando o desempenho e a longevidade da infraestrutura digital”, segundo Víctor Segura, diretor LATAM da DCD>Academy.

Nesse contexto, cursos especializados, como os oferecidos pela DCD>Academy, desempenham um papel crucial no fornecimento de conhecimento prático atualizado e respaldado por certificações reconhecidas. Isso permite que os profissionais adquiram as habilidades necessárias para enfrentar com sucesso os desafios em constante evolução dos Data Centers.

DCD>Academy: Profissional de Energia

Gerenciar os requisitos de energia em Data Centers modernos é uma tarefa complexa e subestimada. Essas instalações operam dentro de seus limites de projeto, e qualquer interrupção não é uma opção. O curso Power Professional da DCD>Academy aborda de forma abrangente os desafios relacionados à energia na infraestrutura de Data Center. Da distribuição de energia à eficiência, os participantes obtêm uma compreensão detalhada.

Este curso, apoiado por organizações renomadas como Amazon, Microsoft, CBRE, Kyndryl, Equinix e NTT Group, é destinado a engenheiros consultores, engenheiros de infraestrutura crítica, profissionais de vendas e engenheiros de produto de fornecedores de tecnologia. O exame e o certificado oferecem validação formal das habilidades adquiridas, e as unidades de Desenvolvimento Profissional Contínuo (CPD) podem ser usadas para atender aos requisitos corporativos e associações profissionais.

Para mais informações, acesse a página oficial do curso PPRO!

DCD>Academy: Profissional de Refrigeração

O curso Cooling Professional, projetado pelo Professor Robert Tozer, especialista global em refrigeração, explora em detalhes os principais conceitos, práticas e interdependências associadas ao HVAC do Data Center. De sistemas de refrigeração a tecnologias emergentes, o curso adota uma abordagem prática e interativa para melhorar o conhecimento e a capacidade de tomada de decisão.

Assim como o curso Power Professional, este programa é apoiado por organizações líderes e é destinado a engenheiros consultores, engenheiros de infraestrutura crítica, bem como profissionais de vendas e engenheiros de produto.

O conteúdo do curso aborda tópicos importantes, como transferência de calor, resfriamento livre, sistemas de resfriamento de fluidos, sistemas de gerenciamento e controle do ar, bem como recomendações de eficiência energética.

Para mais informações, acesse o Cooling Professional!